風能作為商業化程度高、利用技術成熟的非化石能源,在世界范圍內得到了很好的開發利用。然而,風力資源的分布,可開發的條件,風電場的選址、建設和運行,甚至風機的設計,都需要經過科學嚴格的調查、評估、測算——
“風具有波動性,這就決定了風力發電也有一定的波動性,風能預報能夠更好地了解未來一段時間風力的運動情況,便于電網更好地安排發電計劃,提高風電在電網中的接納能力。”中國氣象局風能太陽能資源評估中心專家楊振斌說。
為了提高氣候資源的利用能力,近年來氣象部門開展了大量的研究,針對國家風電產業發展需求,建立了風能預報服務業務。楊振斌介紹,國外在風電的功率預報方面起步較早,由于一些國家電力市場是實時交易的,對預報的準確率要求很高,準確的預報可以為風力發電企業減少因為發電量波動或是預報不準確而造成的經濟損失。
我國風電產業從2005年以后步入快速發展階段,風電預報隨之開始了研究探索的步伐。
風能太陽能資源評估中心首席專家朱蓉告訴記者,風電功率的預報主要是數值天氣預報,就是用方程組描述大氣的運動,通過求解方程式“算”出風速,再根據風速來計算發電量。因為風電預報用的是有限區域的數值預報模式,因而它也離不開全球環流模式,離不開地面觀測、高空觀測以及衛星、雷達等氣象觀測手段。
中國氣象局2007年在“863”計劃的支持下,開發出了具有自主知識產權的風力功率預測軟件系統,大大提高了我國風電預報的準確率。
為摸清我國風能資源的分布,為國家制定政策及規劃提供依據,從上世紀80年代開始,氣象部門陸續組織完成了3次風能資源普查,通過普查找到了我國風能資源豐富的區域。
為了滿足工程的需要,從2006年開始,中國氣象局又組織開展了風能資源詳查和評價工作,建成了由400座測風塔組成的全國風能資源觀測網,還建立了全國的風能資源數據庫系統,并組織開發了具有國際先進水平的風能資源評估系統。
“最新完成的風能資源詳查和以往不同,以前依據的都是氣象站的觀測資料,這次主要采用了數值模擬技術,結果更加精細。”朱蓉說。現在,風能資源詳查已經達到1公里乘1公里的分辨率,調查結果顯示:我國的風力資源非常豐富,陸地上70米高度的風能資源的技術開發量為26億千瓦;近海水深25米范圍內達到2億千瓦;水深50米范圍內可達5億千瓦。根據評估的結果,全國每個省區市都有可開發的資源,為今后分散式經營的風能資源開發模式提供了比較完整的科學依據。
除此,氣象部門還開展了針對風能開發的一系列氣象風險研究。比如,對影響海上風力資源開發的臺風的研究,沙塵暴、低溫等對北方地區的影響,敷冰等對中部地區的影響等,這些研究對風電場的選址、建設和運行以及風機的設計,都有非常好的指導意義。
近幾年,我國的風能資源開發利用在快速發展,風電的裝機容量基本上每年以100%的速度在增長。到2010年底,我國風電的總裝機容量超過了4000萬千瓦,位居世界第一。朱蓉表示,“我國的風能資源完全能夠滿足到2020年風電發展路線圖的需要,風電產業將有廣闊的發展空間。”